Egyrétegű térrács automatizált tervezése és méretezése

Categoría	Proyectos de estudiantes
Año	2025
País	Hungary & Romania
Organización	-
Autor	Király Nándor
Lugar de construcción	Budapesti Vasúttörténeti Park
Tags	Parametric designConcreteTekla StructuresSteel

A mesterszakon végzett tanulmányai befejezéséhez a 2024/25 őszi félévében diplomamunkát készítettem „Egyrétegű térrács automatizált tervezése és méretezése” címmel. A héjszerkezet a Budapesti Vasúttörténeti Park egyik vonatfordító korongját és a hozzá csatlakozó csillagvágányokat fedi le.

Diplomamunkám célja, hogy a héjszerkezetet automatizált, integrált tervezési módszerrel tervezzem meg. A tervezés különböző szakaszait más-más programok használatával végzem el, melyek irányítását egy szoftverbe integrálom. A tervezési folyamat során használjak egy topológiai optimalizációs eljárást és a szerkezeti elemeket és csomópontok méretezését automatizáltan végezzem el.

A feladat elvégzéséhez először megismertem az ilyen típusú szerkezetek kialakításait, már megépült példákon keresztül. Ezután olyan szoftverek után kutattam, amelyek képesek együttműködni és lehetővé teszik az automatizált, parametrikus tervezést. A szoftverek kiválasztása után bemutattam az integrált tervezési módszertan felépítését, majd kidolgoztam egy paraméteres tervezési folyamat módszertanának koncepcióját, amelyet demonstratív példákon keresztül alkalmaztam. Ezzel megalapoztam tudásomat a héjszerkezet tervezéséhez.

A tervezést Rhino Grasshopper használatával végeztem el, melyben először a kupola geometriáját készítettem el parametrikus módon. Ezt követően szabványosan leterheltem a globális szerkezetet, majd a kupolán topológiai és szelvényoptimalizációt végeztem az Octopus többcélú evolúciós alapú optimalizáló eszközzel. A globális statikai analízist Karamba3D szoftverrel végeztem, mely segítségével a vasbeton lemezek vasalását is optimalizáltam. Ezután egy kapcsolati modellt dolgoztam ki a kupola mértékadó csomópontjaira, majd a lokális analízist IdeaStatica programban végeztem el. Miután mind a globális, mind a lokális modell méretezése megfelelt, a geometriát átvittem Tekla Structures programba, melyben egy általános elrendezési tervet készítettem a szerkezetről és a tervezett csomópontról.

To complete my master’s studies in the 2024/25 fall semester, I prepared my thesis titled “Automated Design of a Single-Layer Space Frame.” The shell structure covers one of the railway turntables and the associated radial tracks at the Budapest Railway History Park.

The aim of my thesis is to design the shell structure using an automated, integrated design method. I executed the different phases of the design process using various software programs, integrating their control into a single platform. Throughout the design process, I applied a topological optimization procedure and automated the dimensioning of structural elements and joints.

To accomplish this task, I first familiarized myself with the construction of such structures through existing examples. Then, I researched software capable of working together and enabling automated, parametric design. After selecting the appropriate software, I presented the structure of the integrated design methodology and developed a concept for the parametric design process, which I applied through demonstrative examples. This laid the foundation for my knowledge in shell structure design.

I carried out the design process using Rhino Grasshopper, where I initially created the parametric geometry of the dome. Subsequently, I applied standardized loading to the global structure and performed topological and cross-section optimization on the dome using Octopus, a multi-objective evolutionary-based optimization tool. I conducted the global static analysis using Karamba3D software, which also enabled the optimization of the reinforcement in the reinforced concrete slabs. Next, I developed a connection model for the critical joints of the dome and performed the local analysis using IdeaStatica. Once both the global and local models met the dimensioning requirements, I transferred the geometry to Tekla Structures, where I created a general layout plan for the structure and the designed connection.